Nature des gaz dissous

Les effets sonochimiques sont d'autant plus marqués que le gaz emprisonné présente un rapport de chaleurs massiques (Cp/Cv) élevé [55,74,87]. C'est pourquoi les

gaz monoatomiques (He, Ar, Ne) sont utilisés préférentiellement aux gaz diatomiques (N2, O2, air) [37,55,88]. Les effets sonochimiques dépendent également de la conductivité thermique des gaz. Plus la conductivité thermique du gaz est élevée, plus la quantité de chaleur, formée dans les bulles suite à l'implosion, est dissipée

facilement dans le liquide environnant, diminuant ainsi la température Tmax disponible [27,55,84]. Cependant, aucune corrélation stricte entre la conductivité thermique des gaz et leurs effets sonochimiques n'a encore été établie. De plus, l’augmentation de la quantité de gaz dissous dans les liquides permet d'abaisser le seuil de cavitation, mais parallèlement, cela diminue l'intensité de l'onde de choc libérée lors de l'implosion des bulles. Il est fort probable que l'utilisation de gaz de solubilité élevée contribuera également à diminuer à la fois le seuil et l'intensité de cavitation [55,84]. Plus le gaz est soluble dans le milieu, plus la quantité qui pénètre dans les cavités est importante et moins l'onde de choc créée par implosion est intense. Par ailleurs, plus le gaz est soluble, plus il va se dissoudre dans le milieu au cours de la phase de compression du cycle acoustique, influant ainsi l'intensité de l'implosion [27].

Enfin, certains gaz, notamment les gaz polyatomiques (N2, O2,…), peuvent d'une part réagir directement avec les radicaux créés dans le milieu [84] et, d'autre part, être partiellement dissociés dans les bulles de cavitation au moment de l'implosion pour donner naissance à d'autres espèces réactives [89]: ils sont alors chimiquement actifs.

I.3.5.2 Fréquence

Actuellement, le débat reste ouvert pour savoir quel est l'effet réel d'une variation de la fréquence sur les phénomènes sonochimiques. En effet, il n'existe pas de loi générale pour caractériser l'effet de la fréquence ultrasonore sur une réaction sonochimique. Ceci présente une réelle difficulté pour comparer les résultats obtenus par différents auteurs puisque d'une étude à l'autre, non seulement le paramètre fréquence est modifié mais également l'intensité, ou la température, ou l'aire de la surface émettrice,….

Toutefois, des études récentes tendent à mettre en évidence un effet de fréquence sur quelques réactions sonochimiques. Ainsi, Entezari et Kruus [90] ont montré que la vitesse d'oxydation des ions iodure en iode est environ deux fois plus élevée à 900 kHz qu'à 20 kHz. Entezari et al. [91] ont montré que les rendements d'oxydation du phénol et les rendements de formation de H2O2 dans l'eau sont nettement plus élevés pour une fréquence de 500 kHz que pour une fréquence de 20 kHz. Pétrier et al. [31] ont montré que la vitesse de dégradation du phénol dans l'eau est 6 à 7 fois plus élevée à 487 kHz qu'à 20 kHz. De même, pour des fréquences de 20,

200, 500 et 800 kHz, la vitesse de formation de H2O2 ainsi que la dégradation du phénol dans l'eau sont maximales pour une fréquence de 200 kHz [81]. Récemment, Kidak et Ince [82] ont montré que, pour des fréquences de 20, 300 et 520 kHz, la dégradation du phénol est maximale à 300 kHz.

Malheureusement, de telles études sont encore trop ponctuelles pour en tirer des lois générales décrivant l’effet réel de la fréquence sur les réactions sonochimiques.

CONCLUSION

L’étude bibliographique montre que les colorants synthétiques organiques sont des composés utilisés dans de nombreux secteurs industriels. On les retrouve ainsi dans le domaine automobile, chimique, papeterie et plus particulièrement le secteur textile, où toutes les gammes de nuance et de familles chimiques sont représentées. Il n’est pas rare de constater qu’au cours des processus de teinture 13 à 23 % des colorants, et parfois jusqu’à 43% pour les colorants soufrés et réactifs, est évacués avec les effluents qui sont la plupart du temps directement rejetés vers les cours d’eau sans traitement préalable.Ces rejets colorés posent un problème esthétique mais également sanitaire car un grand nombre de ces colorants est toxique. Comme tous les composés organiques dangereux pour l’homme, les colorants synthétiques réclament des traitements spécifiques. Mais les procédés classiques utilisés par les usines de traitement des eaux usées sont mal et parfois même pas adaptés à la dépollution. La majorité de ces procédés sont trop sélectifs sur les catégories de colorants à traiter et ne font que déplacer la pollution plutôt que de la supprimer. Par conséquent, il s’avère très important de mettre au point des méthodes de traitement des eaux usées chargées en colorants par des procédés d'oxydation avancés (POA).Ces procédés (POA) sont basés sur la production insitu d'un oxydant très puissant, le radical hydroxyle (HO•), qui réagit avec la matière organique pour conduire à sa minéralisation.

Parmi les procédés d’oxydation avancés, la sonochimie, qui s’appuie sur le phénomène de cavitation générée par des ondes ultrasonores, semble bien adaptée au traitement de la pollution organique. Cette méthode est relativement simple, rapide et ne présente aucun danger de contaminations. Les ultrasons agissent par l’intermédiaire de la cavitation sur les interactions intra et intermoléculaires et, par

conséquent, modifient la forme et la taille de la molécule. Cette étude présente la mise en œuvre des ultrasons pour le traitement des eaux polluées par un colorant cationique modèle, le vert de malachite, à l’échelle du laboratoire.

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Chapitre II

Dégradation Sonochimique du Vert de